CN102517470A

CN102517470A - 新型金钯合金及其制备方法

Info

Publication number: CN102517470A
Application number: CN2011104565638A
Authority: CN
Inventors: 谢明; 陈永泰; 刘满门; 张吉明; 杨有才; 陈松; 王塞北; 胡洁琼; 崔浩; 王松
Original assignee: Kunming Institute of Precious Metals
Current assignee: Kunming Institute of Precious Metals
Priority date: 2011-12-31
Filing date: 2011-12-31
Publication date: 2012-06-27

Abstract

本发明涉及一种稀贵金属新型金钯系材料及其制备方法，属于牙科合金医用材料。金钯合金的重量百分比化学成份为：5.0～30.0Pd，0.1～5.0Nb，0.1～5.0Zr，0.1～5.0Mo，0.1～5.0Ta，0.1～5.0Yb，0.1～5.0Gd，0.1～5.0Tb，余量为Au。其制备方法为：将金(Au)、钯(Pd)、铌(Nb)、锆(Zr)、钼(Mo)、钽(Ta)、镱(Yb)、钆(Gd)、铽(Tb)等合金元素，按合金化学成分设计配方比例配好，在高频或中频熔炼炉中制备成AuPdNbZrMoTaYbGdTb九元合金，合金再通过浇铸、轧制、拉拔、热处理等工艺加工，最终形状为齿状、板状、棒状等成品。该合金材料具有高硬度、高耐磨、耐腐蚀，无毒性、对人体无刺激性和良好的生物相容性等特点，是性能优良的牙科材料与针灸材料，具有广泛的应用前景。

Description

新型金钯合金及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种稀贵金属新型金钯系材料及其制备方法，属于牙科合金医用材料。

背景技术

由于金具有高的化学稳定性，无生理毒性和高的延展性，除金及金的化合物用于药物以外，金与金合金还用于医用材料，主要是牙科材料与针灸材料。对于医用材料，它的最重要的性能应是无毒性，对人体组织无刺激性和与生物体有好的相容性。在牙科合金中，金钯系合金成为合金化学稳定性的标志，并构成牙科金合金设计的基础材料。牙科合金必须满足如下基本要求：(1)合金具有高的抗腐蚀性和无毒性，对人体组织无刺激，与生物体具有好的相容性；(2)具有高的物理与力学性能，如高熔点、高硬度、高强度、耐磨性和弹性等，能够承受咀嚼力；(3)具有好的制造工艺性能，如易铸造，好的塑性和可加工性能；(4)外观色泽美丽；(5)通过加入多元稀有金属元素替代昂贵的贵金属元素，降低原材料成本，节约贵金属资源，实现贵金属材料的高效合理利用。

金具有优良的抗腐蚀性，如耐氧化、耐硫化和耐盐水腐蚀等；在500℃～1000℃的温度范围内都具有高的稳定性，熔点高(1063℃)，饱和蒸气压低，耐磨性好；金合金在体内显示出组织刺激性或细胞毒性的程度与合金元素的性质，与浓度以及其组织结构有关。对于形成合金，所有含无毒元素越多，合金的细胞毒性越小，但并不呈线形减小，因为固溶体的物理化学性质随组元浓度呈平滑变化。形成金属间化合物时，由于结构的改变使合金的细胞毒性明显降低。总之，牙科金钯合金应尽可能不含有毒元素，无毒元素之间的合金化不会出现细胞毒性。

钯的熔点为1552℃，具有良好的抗硫化性、耐磨性和加工性能，经研究发现，添加合金元素可提高合金的弹性模量和强度，如填加Nb、Mo、Ta等有利于提高合金的物理、化学性能，以及细化晶粒和改善流动性，所形成的多元合金是高强度、高耐腐蚀材料；金属钯在人体内显示出无组织刺激性或细胞毒性，是一种性质优异的医用材料。

对于稀有金属Nb、Zr、Mo、Ta、Yb、Gd、Tb等，在具有良好的物理、力学性能的同时，也具有良好的耐腐蚀性、抗氧化性和无毒性等化学稳定性，因此，填加到金钯合金中也将具有同样的优异性能。

对于金钯合金的耐腐蚀性，当金含量大于50％时，合金在各种腐蚀介质中显示良好的耐蚀性，在金合金中加入钯时，可以进一步提高合金的耐腐蚀性能。许多的实验结果表明，金钯系合金不被硝酸腐蚀，在清洁口腔环境中是耐化学腐蚀的。

目前，牙科合金的成分主要是Au、Ag、Cu，所含铂族金属主要是Pt、Pd等。填加Pt和Pd不仅可以增大化学稳定性，也可以改善合金的硬度与强度性能，添加少量的Zn、Sn可用作脱氧剂，以清除在合金中存在的氧化物，并改善合金的流动性、填充性等。国内外使用的金钯齿科材料主要有：(1)Au-Ag-Cu-Pd合金，但是强度不够，无时效硬化，抗腐蚀性能一般等；(2)Ag-Cu-Sn-Zn合金，但是无时效硬化，耐腐蚀性能差，加工性能不好等。

因此，设计AuPdNbZrMoTaYbGdTb多元系稀贵金属合金组成和结构，采用真空高频或中频熔炼炉制备合金，再通过浇铸成型、轧制、拉拔、热处理等工艺加工，制备新型金钯合金，具有重要意义。

发明内容

本发明的新型金钯医用合金材料，其特征在于其化学成份(重量％)为：5.0～30.0Pd，0.1～5.0Nb，0.1～5.0Zr，0.1～5.0Mo，0.1～5.0Ta，0.1～5.0Yb，0.1～5.0Gd，0.1～5.0Tb，余量为Au。

金钯合金的制备方法，其特征在于依序包括下列制备工艺步骤：

(1)选择纯度＞99.99％的合金原材料，根据合金化学成份设计配方要求，在真空中频或高频熔炼炉内合金化，真空度：＞1×10^-3Pa；

(2)待熔体过热温度达到100℃～200℃后，进行真空浇注为板材、棒材、齿状材料等，板材尺寸为≠(厚度)5～10mm×30～50mm，棒材尺寸为Φ6mm～Φ10mm，熔体的冷却速率为＞1×10⁴K/s。

(3)最终制备得到AuPdNbZrMoTaYbGdTb多元系稀贵金属合金材料，

(4)合金锭坯重量为100g～1000g，氧含量＜0.01％；

(5)合金通过浇铸、轧制、拉拔、热处理等工艺，分别制备出齿状、板状、棒状等形状的成品。

具体实施方式

下面通过实施例来进一步说明本发明。应该正确理解的是：本发明的实施例中的方法仅仅是用于说明本发明，而不是对本发明的限制。

本发明的新型金钯医用合金材料，其特征在于其化学成份(重量％)为：5.0～30.0Pd，0.1～5.0Nb，0.1～5.0Zr，0.1～5.0Mo，0.1～5.0Ta，0.1～5.0Yb，0.1～5.0Gd，0.1～5.0Tb，余量为Au。金钯合金的制备方法，其特征在于依序包括下列制备工艺步骤：

(3)最终制备得到AuPdNbZrMoTaYbGdTb多元系稀贵金属合金材料，

(4)合金锭坯重量为100g～1000g，氧含量＜0.01％；

本发明的新型金钯合金材料的具体实施例、材料的熔点、密度、抗拉强度、延伸率、硬度及电阻率等，具体如表1所示。

表1.Pt合金的物理、力学和电学性能

Claims

1.金钯合金医用材料，其特征在于其化学成份重量百分比为：5.0～30.0Pd，0.1～5.0Nb，0.1～5.0Zr，0.1～5.0Mo，0.1～5.0Ta，0.1～5.0Yb，0.1～5.0Gd，0.1～5.0Tb，余量为Au。

2.金钯合金医用材料的制备方法，其特征在于依序包括下列制备工艺步骤：

(1)选择纯度＞99.99％的合金原材料，根据合金化学成份设计配方要求，5.0～30.0Pd，0.1～5.0Nb，0.1～5.0Zr，0.1～5.0Mo，0.1～5.0Ta，0.1～5.0Yb，0.1～5.0Gd，0.1～5.0Tb，余量为Au，配料，然后在真空中频或高频熔炼炉内合金化，真空度：＞1×10^-3Pa；

(2)待熔体过热温度达到100℃～200℃后，进行真空浇注为板材、棒材或齿状材料，板材尺寸厚度为5～10mm×30～50mm，棒材尺寸为Φ6mm～Φ10mm，熔体的冷却速率为＞1×10⁴K/s；

(3)最终制备得到AuPdNbZrMoTaYbGdTb多元系稀贵金属合金材料。

3.根据权利要求2所述的金钯合金医用材料的制备方法，其特征在于：所述的金钯合金锭坯重量为100g～1000g，氧含量＜0.01％。

4.根据权利要求2所述的金钯合金医用材料的制备方法，其特征在于：所述的金钯合金通过浇铸、轧制、拉拔、热处理工艺，分别制备出齿状、板状或棒状的成品。